Сочетанное действие токсических факторов

При оценке состояния природных экосистем, подверженных действию химического загрязнения, всегда встает проблема многофакторности такого влияния. Обнаружить экотоксикологическую ситуацию, когда имеет место строго однофакторное влияние, практически невозможно. Лишь в редких случаях может идти речь о преимущественном влиянии одного токсического фактора и пренебрежении прочими. Чаще стоит проблема сочетанного действия. Достаточно редка ситуация, когда сочетание факторов является следствием случайного наличия нескольких источников загрязнения среды в пространстве и времени. Чаще наблюдаются неслучайные комбинации, обусловленные спецификой технологических процессов. Например, в атмосферных выбросах металлургических производств имеются окислы тяжелых металлов, диоксид серы или фтористый водород. Столь же неслучаен состав минеральных удобрений и выхлопных газов автотранспорта.

По рекомендации Рабочей группы экспертов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) (1980) в медицинской токсикологии принята следующая терминология, которая может быть распространена на экологическую токсикологию:

• • аддитивное действие — такой тип комбинированного действия химических веществ, при котором их совместный эффект равен сумме эффектов каждого из веществ при изолированном воздействии;
• • более, чем аддитивное действие (потенцирование, синергизм) — случай, при котором совместный эффект веществ, входящих в комбинацию, превышает сумму эффектов каждого вещества при изолированном воздействии;
• • менее, чем аддитивное действие (антагонизм) — совместный эффект веществ, входящих в комбинацию, меньше суммы эффектов каждого вещества при изолированном воздействии.

При практическом применении этих формулировок чаще всего понятие аддитивности действия (эффектов) заменяется аддитивностью действующих доз токсикантов. В этом случае контроль допустимости многокомпонентности загрязнения осуществляется с априорным признанием аддитивности действующих доз отдельных компонентов:

где Q — действующая концентрация i-элемента; С_пдк — его предельно допустимое содержание без учета аддитивности, т. е. с соблюдением условия, что для каждого загрязнителя ПДК не достигается.

В экотоксикологических исследованиях чаще применяют некоторую модификацию этой формулы:

где Q и Сф_он — концентрации химического элемента в почвах, растительных или животных организмах, обитающих на исследуемом и фоновом участках соответственно; п — количество химических веществ, выступающих в качестве загрязнителей среды.

Строго говоря, вышеприведенные формулы могут применяться, когда токсиканты действуют на один и тот же компонент ценоза. Остаются открытыми вопросы о том, часто ли совпадают точки приложения различных токсикантов и как быть в случае политропных воздействий. Кроме того, нельзя быть уверенным, что поражение различных звеньев ценоза действительно независимо. Например, можно ли утверждать, что ингибирование тяжелыми металлами азотфиксирующей способности микрофлоры почвы и связанное с этим снижение продуктивности биогеоценоза не скажется на толерантности растений по отношению к одновременному действию такого типичного фитотоксиканта, как фтористый водород.

К сожалению, сегодня однозначных рекомендаций по учету комбинированного действия на природные системы нескольких токсикантов не существует. Мы вынуждены идти на существенное упрощение реальной ситуации и принимать аддитивность действующих уровней. В качестве примера приведем систему геохимических показателей (табл. 1.4), предложенную Р. С. Смирновой и Б. А. Ревичем для оценки состояния окружающей городской среды.

Таблица 1.4

Оценка состояния окружающей среды в городах (по: Смирнова и др., 1989).

Следует признать, что проблема сочетанного действия нескольких токсических факторов на элементы биоты сегодня далека от решения. В связи с этим описанный подход остается единственно возможным.

Оценочные средства

Вопросы для подготовки студентов к семинарскому занятию.

• 1. Что такое сочетанное действие экологических факторов?
• 2. Что такое аддитивный, синергический и антагонистический эффект?
• 3. В чем сложность оценки одновременного действия нескольких токсикантов?
• 4. Как следует оценивать уровень токсического воздействия при одновременном действии нескольких токсикантов?

Типовые задания для текущего контроля успеваемости СК-1:

• 1. Сравните аддитивное, синергическое и антагонистическое действие химических веществ, а затем обоснуйте, какое из них наиболее опасное.
• 2. Объясните, как определить общий уровень техногенной нагрузки на исследуемой территории, если известно содержание нескольких тяжелых металлов в почве.

СК-5:

• 3. Изучено загрязнение полиметаллической пылью в районе действия двух промышленных предприятий—металлургического и медеплавильного. В районе действия металлургического комбината расположен также цементный завод. На какой территории экологические системы испытывают большее воздействие? Ответ обоснуйте.
• 4. Определите уровень токсической нагрузки, если фоновые содержания Zn²⁺, Cu²⁺, Cd²⁺, Pb²⁺ в почве равны соответственно (мкг/г): 17,51; 12,56; 0,15; 8,10. Содержание соответствующих элементов в почте загрязненного участка: 850,40; 194,60; 2,82; 193,85 мкг/г.

СК-8:

• 5. Можно ли утверждать, что ингибирование тяжелыми металлами азотфиксирующей способности микрофлоры почвы и связанное с этим снижение продуктивности биогеоценоза не скажется на толерантности растений по отношению к одновременному действию такого типичного фитотоксиканта, как фтористый водород?
• 6. Интегральный показатель загрязнения почвы в городе «X» составил более 128. Спрогнозируйте ситуацию изменений состояния здоровья населения в этом городе. Какие изменения численности населения могут произойти на данной территории при увеличении данного показателя?